激光熔覆Ti基WC增强复合涂层的裂纹研究

研究了激光熔覆Ti基WC增强复合涂层的开裂行为。结果表明:涂层裂纹主要有熔覆层内的弥散穿晶裂纹,源于激光熔覆层边缘的粗大沿晶裂纹,WC颗粒上的扩展裂纹。开裂是由于熔覆层与金属基体两种材料之间极高的温度梯度,以及它们的熔点、热膨胀系数、弹性模量及导热系数等物理性能参数的差异很大所致。同时开裂倾向还受激光工艺参数、涂层合金粉的配比以及强化相的形状、大小等因素的影响。     

钢表面激光熔覆镍基合金涂层裂纹控制的研究

在对45钢表面激光熔覆镍基合金涂层组织、相分析的基础上,对熔覆层裂纹的形成机理进行了研究,热应力、硼化物的偏聚和熔覆层中的夹渣是导致熔覆裂纹产生的主要原因.为了消除裂纹,采用超声振动激光熔覆的方法,制备了超声振动激光熔覆Ni60B涂层和超声振动激光熔覆Ni60B+1％Y2O3涂层,并对它们的显微组织和裂纹情况进行了分析.结果表明,超声振动对镍基合金熔覆层裂纹有很好的抑制作用,通过添加适量的稀土元素,制备了成形良好无裂纹的涂层.     

激光熔覆纳米SiC增强Ni基合金涂层的组织与高温抗氧化性能

目的揭示添加纳米粉体对激光熔覆涂层高温防护性能的影响。方法以NiCoCrAlY合金粉末为熔覆材料,添加纳米SiC粉体,在GH4037合金表面激光熔覆纳米SiC增强Ni基合金涂层,对熔覆层表面及界面区进行显微组织分析,并进行1070℃下的高温抗氧化性实验。结果加入纳米SiC粉体的激光熔覆涂层组织明显细化,界面区未出现明显缺陷,其高温氧化速率远远低于未加纳米粉体的涂层,氧化膜致密,抗剥落能力显著增强。结论添加适量纳米SiC粉体对Ni基合金激光熔覆层的组织具有明显细化作用,对界面区裂纹的产生有一定的抑制作用,使得熔覆层的高温抗氧化性能显著提高。     

钛合金表面激光熔覆技术的研究及展望

本文基于钛合金表面激光熔覆技术,综述了具有良好耐磨性、耐蚀性、抗高温氧化和生物活性等功能性涂层的研究进展,分析了熔覆层的选材规律与强化机理,以及激光熔覆仿生耦合单元与多功能涂层的优势与必要性。针对熔覆层裂纹和气孔等主要缺陷产生的原因,提出了预热基体、后处理、调整工艺参数和制备梯度涂层等改进措施,并对钛合金表面激光熔覆技术未来的应用和发展趋势进行了展望,旨在推进这一表面涂层技术的创新发展,为制备高质量、高效率、低成本的新型熔覆涂层的研究提供新思路。     

电磁场辅助激光熔覆技术的研究进展

激光熔覆技术在装备制造、石油化工等领域有着广泛应用,但熔覆层裂纹、气孔和夹杂、溶质元素分布不均匀及表面起伏等问题严重制约了其应用。因而,提高熔覆层质量,特别是减少高硬材料熔覆层裂纹,对发展激光增材制造和再制造技术具有重要意义。电磁场辅助激光熔覆技术具有组合形式多样、工艺可控性强、作用效果显著等特点,通过在激光熔覆过程中施加电磁场,利用电磁力对熔池的搅拌作用改变传质传热过程,可以实现提高熔覆层质量、细化微观组织、改善性能的目的。在介绍电磁场辅助激光熔覆技术的应用背景及技术特点的基础上,系统总结了国内外关于电磁场辅助激光熔覆技术相关研究的最新进展。梳理概括了电磁场对激光熔覆过程的影响机制,讨论了电磁场对熔体运动行为和凝固过程的影响机理。电磁场对熔体运动行为的影响主要体现在电磁搅拌效应、电磁制动效应、热电磁流体效应、电迁移效应、趋肤效应等方面;对熔体凝固过程的影响主要体现在晶粒破碎作用、原子团起伏效应、焦耳热效应等方面。同时,详细分析了不同电磁场形式(单一磁场、单一电场及电磁复合场)对激光熔覆涂层组织和性能的影响,并对比分析了不同电磁场形式的优缺点和差异性。归纳了现阶段应用于电磁场辅助激光熔覆的涂层材料体系,包括铁基涂层、镍基涂层、钴基涂层及复合涂层,重点讨论了电磁场对各类涂层组织成分均匀化和析出相及强化相分布规律影响的内在机理。同时结合电–磁–超声多场耦合辅助激光熔覆技术的最新成果,阐述了电磁场和超声场的耦合作用对激光熔覆涂层的影响。最后对现阶段电磁场辅助激光熔覆技术存在的问题及未来发展方向进行了展望。     

激光熔覆铁基合金涂层的研究进展

激光熔覆技术作为一种先进的材料表面改性技术,具有加工效率高、涂层稀释率低且与基体结合强度高、自动化程度高、环境友好等优点。在各类熔覆材料中,铁基合金在成分上与钢铁材料最为接近,且其成本相对较低,近年来在设备零部件表面强化和再制造领域得到广泛应用。结合国内外最新相关研究成果,从材料体系、工艺参数、外场辅助技术等方面对激光熔覆铁基合金涂层的研究进展进行了综述。总结了熔覆材料的选材依据以及铁基自熔性合金粉末、不锈钢粉末、铁基非晶合金粉末、铁基复合粉末等各类材料的特点和应用。系统讨论了激光功率、扫描速度、光斑直径、送粉速率等工艺参数对铁基涂层成形质量和微观组织及性能的影响机制,并介绍了工艺参数优化在高质量熔覆层制备中的应用。同时,论述了超声振动、电磁场、温度场等外场辅助技术在激光熔覆铁基合金涂层中的应用,阐明了外加能场对激光熔覆过程中熔池及凝固组织的作用机理。最后对激光熔覆铁基合金涂层未来的发展方向进行了展望。     

超细WC-10%Co复合粉体的激光熔覆工艺特性

为了研究化学镀法制备的WC-10%Co复合粉体的激光熔覆工艺特性,用体视显微镜和扫描电镜对采用不同激光熔覆工艺参数熔覆复合粉体制备的涂层表面形貌进行观察,探讨了激光熔覆工艺参数对熔覆层与基体结合状况的影响,分析了采用优化工艺制备的复合熔覆层的耐磨性能及其截面组织形貌.研究发现,当激光功率为2.0～2.4 kW、扫描速率为4.1 m/min、光斑直径为3 mm时,制备的WC-10%Co熔覆层与基体形成冶金结合,基体耐磨性能大大改善.     

GH150高压压气机叶片激光熔覆实验研究

本文通过选择合理的涂层合金配方及工艺参数,并在熔覆材料中加入3%wt左右的YO的稀土氧化物,可在GH150基体上获得无显微裂纹缺陷、显微组织均匀、熔覆层硬度与基体匹配良好、耐蚀性能显著提高的优质激光熔覆层。     

汽车用AZ31镁合金的激光熔覆工艺研究

对汽车用AZ31合金进行激光熔覆表面改性处理,通过改变激光熔覆工艺参数的方法研究了基体材料和熔覆层的微观组织、硬度和耐磨性的变化趋势。结果表明,激光熔覆316L涂层的熔覆层硬度得到了极大提高,约为基体硬度的2.7倍。AZ31合金熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损和氧化磨损。     

不同工艺制备铁基非晶复合涂层组织与性能研究

分别采用大功率光纤激光器与超音速等离子喷涂设备在45号钢基体表面制备Fe基非晶复合涂层。采用扫描电镜、显微硬度计、X射线衍射仪对熔覆层进行微观组织和成分的研究;并分析熔覆层的显微硬度和耐腐蚀性能。结果表明,激光熔覆涂层成型良好,无明显的孔隙、宏观裂纹等缺陷,熔覆层与基体之间为结合强度较高的冶金结合。超音速等离子喷涂涂层存在一定的气孔、微裂纹等缺陷,涂层与基体之间为机械结合,结合强度相对较弱。激光熔覆层组织为柱状晶、树枝晶和非晶共存组织。激光熔覆层内组织致密,且析出了Fe-Cr、(CrFe)_7C_3化合物等硬质相。超音速等离子喷涂涂层截面形貌为典型的层状结构,涂层的非晶含量明显高于激光熔覆涂层,但由于其内部的孔隙和微裂纹,使激光熔覆涂层耐腐蚀性能优于超音速等离子喷涂涂层。     

超声振动在激光熔覆中的应用研究进展

为改善激光熔覆过程中存在的问题,将超声振动引入到激光熔覆的过程中,使熔覆层气孔和裂纹减少、晶粒细化、应力集中现象减弱、元素分布均匀,并最终改善熔覆层的显微硬度和耐磨性。对超声振动作用于激光熔覆时的施加方式、不同的工艺参数等因素对涂层质量的影响进行了分析,指出了超声辅助激光熔覆技术存在的问题和进一步的发展趋势。     

激光熔覆涂层缺陷的形成及防治

介绍了激光熔覆涂层主要存在的结构缺陷,包括熔覆层稀释过度及形状失真、熔覆层与基体结合不牢、熔覆层存在气孔和微裂纹。着重从结晶学原理方面分析了各种缺陷的产生原因,并提出了相应的解决办法,为今后阻止激光熔覆涂层缺陷的产生指明了方向。     

同步超声振动对激光熔覆层组织性能影响

采用激光熔覆同步超声振动(超声振动频率25 kHz)在30CrMnSi基体表面制备Ni60熔覆层,研究超生振动激光熔覆层的组织特点,并与常规激光熔覆层进行组织对比,研究超生振动抑制熔覆层裂纹产生的原因。实验结果表明,无论是组织均匀性、形核率还是熔覆层元素分布,超声振动激光熔覆层均优于未施加超声振动激光熔覆层。     

激光熔覆WC-Ni基超硬梯度复合涂层的组织与性能

利用激光宽带熔覆技术在45钢表面制备了WC-Ni基超硬梯度复合涂层.对激光熔覆层用SEM、EDS、XRD进行观察和分析.对比研究了单一熔覆层、梯度熔覆层的熔覆层形貌、缺陷状态、硬度及其分布.结果表明,单一熔覆层易出现宏观裂纹、界面处熔合差等缺陷;梯度激光熔覆层逐级过渡的结合形式缓解了应力集中,使应力合理分布.在优化的工艺参数下,通过连续控制微观结构要素,可以实现成分、组织的梯度变化,获得无气孔、无裂纹的梯度熔覆涂层.其中,梯度熔覆层组织主要是由γ-Ni、WC等相组成,涂层的硬度值从熔覆层至基体呈梯度降低趋势,外层平均硬度可达2000 HV0.1以上.     

不同激光功率对AZ31B镁合金表面Al-Cu合金熔覆层组织和性能的影响

采用激光熔覆技术在AZ31B镁合金表面制备Al-Cu合金涂层,研究不同激光功率条件下激光熔覆层成形、组织和性能的差异。结果表明,当激光功率为350 W时,熔覆层表面成形良好,与基体结合良好并无明显的裂纹缺陷。当激光功率过小时,熔覆表面出现金属小球,且熔覆层与基体结合处有明显的裂纹;当激光功率过高时,熔覆层表面会有弧坑裂纹。不同功率下得到的熔覆层对基体的硬度有明显提高,当功率为350 W时,熔覆层的平均显微硬度达到325 HV。     

熔覆材料与工艺参数对镁合金激光熔覆层缺陷的影响

镁合金激光熔覆层存在着大量的结构缺陷,这些缺陷制约着熔覆层的使用性能。为获得缺陷少的熔覆层,采用不同工艺参数在镁合金表面分别制备Cu-Ni涂层和Al-Cu涂层。本文主要利用金相显微镜观测方法,探究了激光熔覆材料、功率和扫描速度对缺陷的影响。通过分析缺陷形成机理,提出防治方法。结果表明,Al-Cu系熔覆层比Cu-Ni系熔覆层表面平整,内部结构缺陷少;当电流为130 A,扫描速度为1.5 mm/s时,熔覆层表面平整,内部缺陷少。因此,采用匹配的熔覆材料和优化工艺参数可以减少缺陷。     

钛合金表面激光熔覆钴基合金层的组织及力学性能

在TC4钛合金表面利用激光熔覆Co基合金粉末涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和洛氏硬度计研究涂层的微观组织及力学性能。结果表明:当扫描速度固定为400 mm/s,激光功率为1.3、1.5、1.7 k W熔覆时,涂层与基体之间都实现了冶金结合。其中,激光功率为1.5 k W时熔覆效果最好,熔覆层内组织均匀致密无气孔和裂纹等缺陷。激光功率为1.3 k W时,熔覆层内出现了裂纹。当激光功率固定为1.5 k W,扫描速度为300、350、400 mm/s时,熔覆层和基体的结合情况良好,熔覆层内组织均匀致密无缺陷。随着激光功率和扫描速度的增大,涂层表面硬度呈减小的趋势,但都高于TC4基体硬度的两倍左右,表明在TC4表面激光熔覆Co基合金粉末涂层可以显著提高其硬度。     

钛合金表面激光熔覆涂层的研究进展

激光熔覆是钛合金表面改性的重要技术手段之一,已成为当前研究热点。综述了国内外关于钛合金表面激光熔覆抗高温耐氧化、耐腐蚀、耐磨损和生物陶瓷等涂层的熔覆材料、熔覆层相组成和强化机理等的研究现状。其中,抗高温耐氧化涂层主要由于TiO_2、Al_2O_3等相的隔氧作用,提高了钛合金在高温下的抗氧化性;耐腐蚀涂层主要由于Ti N和Ti2Ni等相的固溶强化及细小针状马氏体α’等的细晶强化,提高了其耐腐蚀性;耐磨损涂层主要由于Ti C、Ti B、Ti B2等相的弥散强化作用,提高了涂层的耐磨性;生物陶瓷涂层由于HA、Ca O等相的存在,增强了钛合金的生物相容性。其次,阐述了由于熔覆材料与基材的热物性差异、试样预处理不当和工艺调控不当等因素引起的未熔颗粒、球化效应、裂纹、气孔和夹杂等主要缺陷,以及调控激光功率、扫描速度等工艺参数,预热基体材料,通入保护气体和加入适当成分添加剂等控制和改善相关缺陷的措施。最后,展望了钛合金表面激光熔覆涂层和技术的发展方向。     

基于激光熔覆不锈钢涂层技术的工艺及腐蚀性研究

通过激光熔覆技术在Q235钢表面激光熔覆316L不锈钢涂层,研究了激光熔覆工艺参数对单道熔覆层几何尺寸及外观形貌的影响。对多道熔覆层的微观组织以及耐蚀性进行了分析。结果表明:激光电流对增大熔覆层高度、宽度和深度具有积极影响,而扫描速度是熔覆层成型尺寸的消极因素。通过耐蚀性实验得出不锈钢涂层的耐腐蚀性能高于基体的耐腐蚀性能。     

激光重熔对材料表面激光熔覆层的影响

熔覆层中的裂纹是激光熔覆技术应用的主要障碍。为了提高熔覆层的性能,抑制裂纹扩展,采用CO2激光器在45钢表面激光熔覆了Ni25合金粉末,然后采用不同工艺参数对熔覆层进行激光重熔处理研究。实验结果表明,激光重熔能够减少熔覆层中的裂纹和气孔,使熔覆层表面变的平整,颗粒状组织消失。较慢的激光扫描速度更有利于降低熔覆层的残余应力,减少缺陷。激光重熔后材料表面的显微硬度有所降低。研究结果对激光熔覆技术的应用具有实用价值。